Genetyczny "koktajl" w populacjach saren w Europie śr. i wsch. rozszyfrowany

Międzynarodowy zespół naukowców pod kierunkiem prof. dr hab. Bogumiły Jędrzejewskiej i dr hab. Magdaleny Niedziałkowskiej z Instytutu Biologii Ssaków PAN w Białowieży przeprowadził wielkoskalowe, długoletnie badania nad zróżnicowaniem genetycznym sarny europejskiej (Capreolus caprelous) z Europy północnej, środkowej, wschodniej i południowej. Dr Kamila Plis, która w ramach tego projektu przygotowała rozprawę doktorską, zebrała i przeanalizowała pod względem mitochondrialnego DNA (mtDNA) próby pochodzące od blisko 1500 saren oraz zestawiła wyniki z ponad 1500 sekwencjami mtDNA tego gatunku, uzyskanymi przez innych badaczy także z pozostałych części kontynentu. DNA, wyekstrahowane z materiału zebranego przez dr Plis, zostało również wykorzystane w analizach mikrosatelitarnego (jądrowego) DNA.

Największą różnorodność genetyczną saren (zarówno w przypadku mtDNA dziedziczonego w linii matczynej, jak i mikrosatelitarnego DNA dziedziczonego w równym stopniu od obojga rodziców) wykryto w Europie środkowej i wschodniej. Najniższą zmiennością genetyczną charakteryzowały się populacje ze skrajów zasięgu, tzn. z Fennoskandii, Wysp Brytyjskich oraz Półwyspów Apenińskiego i Bałkańskiego - informują autorzy badania w informacji przesłanej serwisowi Nauka w Polsce.

Na podstawie analiz mikrosatelitarnego DNA stwierdzono, że sarny europejskie dzielą się na dwie główne populacje: jedną zamieszkującą Fennoskandię i drugą znacznie bardziej zróżnicowaną, której zasięg obejmuje Europę kontynentalną. Dalsze analizy pozwoliły na wyróżnienie trzech populacji kontynentalnych o jasno zdefiniowanym rozmieszczeniu geograficznym. Jedna z nich występuje w zachodniej części kontynentu. Druga, największa, obejmuje Europę centralną, południową i wschodnią, a trzecia, najmniejsza, zamieszkuje wschodni skraj zasięgu gatunku, na obszarach sąsiadujących z zachodnim skrajem zasięgu sarny syberyjskiej tj. w dorzeczu Wołgi i Donu. Wykazano intensywny przepływ genów w populacjach saren zamieszkujących kontynentalną część Europy, zwłaszcza jej centralne i wschodnie obszary.

Pod względem mtDNA sarny w Europie dzielą się na dwie linie genetyczne: europejską i syberyjską. Ta druga jest wynikiem hybrydyzacji naszej rodzimej sarny europejskiej z blisko spokrewnionym gatunkiem sarny syberyjskiej (Capreolus pygargus), żyjącej obecnie głównie w kontynentalnej Azji - dodają badacze.

Analizy osobników sarny europejskiej tylko z europejskiej linii mtDNA wykazały, że linia ta dzieli się na trzy klady: zachodni, centralny i wschodni. Na każdy z nich składa się po kilka (2-8) linii rodowych tzw. haplogrup. Najbardziej zróżnicowany jest klad centralny, którego zasięg obejmuje całą Europę, poza najbardziej południowymi częściami Półwyspu Bałkańskiego. Klad wschodni występuje głównie na Półwyspie Bałkańskim oraz w Europie wschodniej i środkowej. Najmniej zróżnicowany klad zachodni ma rozproszony zasięg, jest najrzadszy i najczęściej stwierdzano go w populacji saren z Półwyspu Iberyjskiego. Co ciekawe, zespół z IBS PAN stwierdził obecność tego kladu także w Europie środkowej i wschodniej.

Udział osobników z mtDNA sarny syberyjskiej (czyli z tzw. introgresją mtDNA) malał ze wschodu na zachód i zanikał w Europie środkowej. W Polsce syberyjska linia saren europejskich występuje we wschodniej i południowej części kraju. Stwierdzono także, ze zasięg introgresji mtDNA sarny syberyjskiej w populacjach sarny europejskiej jest większy niż wskazywały dotychczasowe badania - zauważają autorzy badania.

Analizy przeprowadzone przez zespół badaczy z IBS wykazały, że skutki krzyżowania się dwóch gatunków saren są widoczne przede wszystkim na poziomie mitochondrialnego DNA saren europejskich. Analizy jądrowego DNA, przeprowadzone na podstawie kilkunastu markerów mikrosatelitarnych, nie wykazały istotnych różnic genetycznych pomiędzy "czystymi" osobnikami sarny europejskiej a tymi z syberyjskiej linii mtDNA. Zaledwie kilka osobników sarny europejskiej ze wschodniego skraju zasięgu tego gatunku w Europie posiadało unikalne allele mikrosatelitarnego DNA, które mogą świadczyć o introgresji genów sarny syberyjskiej również na poziomie DNA jądrowego. Dalsze badania prowadzone przez zespół IBS PAN odpowiedzą na pytanie, co było przyczyną krzyżowania się sarny europejskiej z sarną syberyjską, a także kiedy i na jakich obszarach miało to miejsce.

Badania przeprowadzone przez zespół badaczy z IBS PAN wykazały, że zróżnicowanie genetyczne saren europejskich jest najwyższe w populacjach zamieszkujących obszary centralnej i wschodniej części Europy, a nie w najbardziej południowych częściach kontynentu (gdzie zwierzęta te przetrwały okresy zlodowaceń), jak do tej pory uważano. Na obserwowane zróżnicowanie genetyczne C. capreolus w Europie centralnej i wschodniej miało wpływ zarówno mieszanie się populacji pochodzących z różnych fal rekolonizacyjnych z obszarów refugialnych, gdzie gatunek ten przetrwał okres ostatniego zlodowacenia, jak i krzyżowanie się z sarną syberyjską, jakie zachodziło prawdopodobnie na skutek naturalnych procesów, a także przesiedleń przez człowieka. Niższe zróżnicowanie genetyczne populacji zamieszkujących północne i południowe części Europy wynikają przede wszystkim z izolacji tych populacji na skutek obecności barier geograficznych takich jak Morze Bałtyckie czy obszary górskie, a także na skutek spadku liczebności saren w przeszłości np. w Fennoskandii.

Wyniki przeprowadzonych badań zostały opublikowane w międzynarodowych czasopismach Ecology and Evolution (DOI: 10.1002/ece3.8931), Mammalian Biology (https://doi.org/10.1007/s42991-022-00274-y) i Journal of Mammalogy (https://doi.org/10.1093/jmammal/gyad098). (PAP)

Nauka w Polsce

zan/